主题:从输入奎宁到输出青蒿素,谈中国人拿什么引领世界 -- 龙眼
自1967年参加5.23项目伊始,云南药物研究所的任务就是过筛中草药。虽然也找出了一些对疟原虫有明显抑制作用的草药,但大多因毒性大或含量过低,而没有实用价值,不过也因此积累了丰富的单体提取和筛选的经验。
转机出现在1972年底,云南5.23办公室主任傅良书从北京带回消息,说中医研究院发现青蒿的粗提取物中含有一种可能会对疟疾有效的成分。1973年新年,罗泽渊在云南大学校园里意外地发现了许多同属的苦蒿。抱着试一试的想法,她采了一大把回来,制备了不同溶剂的提取物并顺利地获得了数种结晶体。从事药效学筛选工作的黄衡惊讶地发现编号为结晶体三的化合物能彻底杀灭小鼠血片中的疟原虫。经过进一步的药效学、药理学研究,到3月底,研究组证实了三号结晶体确实具有高效、低毒抗鼠疟的特点。与此同时,苦蒿的植物标本经分类专家吴征镒鉴定,定名为菊科蒿属大头黄花蒿。因此,他们将该结晶命名为黄蒿素。这是5.23项目中首次得到纯的青蒿素单体。
云南起步最晚,进展最快,在三家单位中最早得到纯的青蒿素单体,并发现了优质青蒿产地、发明了后来广泛应用的溶剂汽油提纯法,为进行药效、毒理、药理及临床试验提供了充足的青蒿素,极大地加速了整个项目的进展。
青蒿素是含过氧基团的倍半萜内酯,其分子结构为一过氧桥被一个环状结构所保护,分子式为C15H22O5。这种结构以前从未在天然化合物中发现过,也与已有的抗疟药物完全不同,完全没有含氮杂环。青蒿素神奇的抗疟作用的关键就在于过氧桥。疟原虫破坏人体的红细胞,体内含大量的铁。青蒿素能被疟原虫体内的铁所催化,其结构中的过氧键裂解,产生自由基。自由基与疟原虫蛋白发生络合,形成共价键,使疟原虫蛋白失去功能,从而导致疟原虫死亡。这是一个全新的抗疟机理,因此能有效地杀灭已经对奎宁类药物产生抗药性的疟原虫。
含过氧桥的化合物在以往的药物研究中从未引起过人们的注意,因为这种结构非常不稳定,暴露在空气中就会分解,更别提进入人体发挥药效了。但青蒿素结构的神奇之处在于,它的过氧桥是被一环状结构保护着,使其足够稳定地进入人体,发挥作用后又能很快地分解掉,从而减少疟原虫产生抗药性的可能性。我们不得不由衷地惊叹大自然的精妙绝伦。这也是中草药和动植物药学的独到之处。人脑的凭空想象是远不能与自然的神奇相媲美的,要不怎么说,真实的社会生活远比最好的小说还要精彩。青蒿素的研究开启了一扇神奇的大门,极大地开阔了药物研究的视野。这类化合物除了对疟疾、血吸虫等寄生虫病有效外,还有免疫抑制的作用,有望用于红斑狼疮、类风湿等病症的治疗,并且近年来在抗肿瘤方面也有了比较乐观的结果。
成也萧何,败也萧何。青蒿素的环状结构保护了过氧桥的稳定,但也造成青蒿素难溶于水和油,不易制成适当的剂型,使用不方便,生物利用率低。因此,在弄清楚青蒿素的分子立体结构以后,5.23协作组提出了新的科研课题,对青蒿素结构进行化学修饰,研制功效更好的第二代青蒿素类药物。
上海药物所在1976年就开始了改造青蒿素的工作。经过各种药理试验,李英合成了脂类、醚类、碳酸脂类三种青蒿素衍生物。它们的抗疟活性均比青蒿素高。经临床研究证实,其中的蒿甲醚不仅保持了青蒿素原有的高效、速效、低毒的特点,而且能使复发率有所降低(约8%),在治疗抗氯奎恶性疟和凶险型疟疾方面具有确切的疗效。更重要的是它油溶性很大,可以制成针剂,对抢救危重疟疾病人非常有利,蒿甲醚于1981年通过鉴定,1995年载入国际药典,现已被世界卫生组织列为治疗凶险型疟疾的首选药,并且为日后研制的更加高效的抗疟新药——复方蒿甲醚,提供了坚实的基础。
周维善先生是应当和屠先生分享诺贝尔奖的,可惜老先生于2012年8月去世了。
将来如能在此基础上合成带“环状结构过氧基团”的免疫抑制、红斑狼疮、类风湿、抗肿瘤等方面的药物,不排除再得到炸药奖。
正在辉瑞绝望的时候,眼看数十亿美金的投入即将毁于一旦。然而柳暗花明又一村,好消息来了。一组身患糖尿病的40、50岁的男性病人很喜欢吃这个化合物,还主动问试验医生索要,尽管他们的高血压病没有什么改善。细致的调查员发现了其中的原因。这群病人常年阳痿,吃了这个化合物可以让他们“重振雄风”。
523计划首先收集药方,四千多个,
收集好了之后刊印给各个研究机构
各机构分别从收集刊印的药方中筛选
那么葛洪的水浸法应该在这个刊印的册子里(假设一)
那么水浸法处理青蒿应该在是某个实验室计划中必须要试验的一个项目(假设二),这个方子是由哪个实验室试验的,如果这个试验做了并且过程得法的话,找到青蒿素应该是顺理成章的。
而官方的说法是屠呦呦苦苦思索,然后受到了这个药方的启发,进而想到了低温萃取。
所以有人脑补,的确是屠呦呦苦苦思索想到了低温萃取,不过和葛洪的方子没啥关系,把葛洪搬出来不过是政治上为了拉中医一把编造的托词。
不知道大家怎么看这个论调?
接下来,就是水煮和有机溶剂进行直接提取,先后试用了酒精、乙醚、丙酮、醋酸乙酯等介质,效果很不稳定。72年参会获知屠小组乙醚低温提取物抑制率100%的信息,受到启发,直到1973年11月,山东中医药研究所的提取工艺才成熟,得到了纯度达99.9%的结晶体,效果比屠小组还好。山东中医药研究所还获得了提取温度不得超过60度,否则有效成分就会被破坏的核心数据。
有时候啊,这薄薄一层窗户纸,你不捅,它就不破。
有意思的是,纯的青蒿素高温很稳定,为啥提取时不能高温,好像现在还没搞清楚。
很多报道说水煎青蒿抗疟无效,这个说法是错的,只是效果不稳定而已。
好比兄台是做纳米材料的,别人给你做了一个电镜图片成果你就有份了?
但是还是人家屠呦呦先生做出的关键一步之后才有进展的
有机界最关键的是要合成出来,并且性质和天然的一模一样才会认,实际上是新加坡先合成出来的,周先生并没有合成成功,就凭这点也不会承认他发现的所谓新结构的。
周先生凭着青蒿素拿到了院士,周先生该得不该得的都已经得到了,就别再有太多抱怨了。
比如我们中科院的领导动不动就做出重要批示,发动大批科研人员协同搞研究,最后基本没啥用。
如果这样,屠呦呦+有机所+瑞士+新加坡,超过三个了,周先生就是在世也够呛能得啊
当时可能小组里就屠、余两人,屠最初的重点是放在胡椒上的,去海南好像也是做胡椒的临床,余留在北京,和军事医学科学院的顾合作,余本想作雄黄,被顾否掉,所以两人一起做青蒿。1970年,青蒿的乙醇提取物取得60-80%的抑制率,当年年底余离开523组被调往气管炎组,青蒿方向就停了。
71年5月后,屠小组重启,还加强了其他三位成员:倪慕云、钟裕蓉以及助手崔淑莲。
倪慕云参加屠呦呦科研组后,设计了色谱柱分离的前处理,即将青蒿乙醚提取物中性部分和聚酰胺混匀后,用47%乙醇渗滤,渗滤液浓缩后用乙醚提取,浓缩后的乙醚提取物的抗疟作用进一步提高,但是试图用氧化铝柱层析方法分离,没有得到任何固体成分。
钟裕蓉认为用硅胶柱代替氧化铝柱分离中性化合物更为合适,以石油醚和乙酸乙酯-石油醚溶液进行梯度洗脱,最先得到含量大的方形结晶,编号为“结晶I”;随后洗脱出来的是针形结晶,编号为“结晶II”,这种结晶含量很少;再后得到的另一种针形结晶,编号为“结晶III”。经鼠疟试验证明,“结晶II”是唯一有抗疟作用的有效单体。
1969年1月,具有中西医背景、工作一贯勤奋努力的屠呦呦应召加入“523任务” 并很快被任命为研究组组长,组员有余亚纲等人。
1969年6月份屠呦呦工作组与军科院(工作人员主要为顾国明)合作以鼠疟动物为模型对药物开展了筛选工作,药物主要有植物药威灵仙、马齿苋、皂角、艾叶、细辛、辣椒、白胡椒、胡椒及矿物药黄丹、雄黄等,后来他们的工作重点在胡椒提取物(胡椒酮)上,并将其加工成合适的剂型后于同年的8、9月份到海南岛进行临床试验,结果因为胡椒只能控制症状并不能使疟原虫转阴,药效不理想而中止。因“政治运动”层出不穷,1970年从海南回到北京后,屠呦呦被调去搞人事专案调查,余亚纲留在组内继续工作,军事医学科学院的顾国明和余亚纲继续合作。
余亚纲以《疟疾专辑》和享有“医学百科全书”之称的《古今图书集成·医部全录》两书中的非常山组方,共计574方为分析对象,对其中的单方进行分析归纳,列出重点筛选的药物为乌头、乌梅、鳖甲和青蒿等。他认为这几种药物既有单方使用经验,又在复方中频繁出现,值得进行反复的筛选。此后由顾国明送军科院进行鼠疟模型的筛选,筛选了近百个药方。最开始主要将注意力集中在对鼠疟原虫有近90%的抑制率雄黄上,但顾国明提出异议:“雄黄为砷硫化物矿物之一,加热到一定温度后在空气中可以被氧化为剧毒成分三氧化二砷,所以不宜广泛使用,尤其是在作战的军队中使用,中央估计不会批准”,于是余亚纲放弃了雄黄转而注意抑制率第二的青蒿。他们用酯、醇和水三种不同极性的溶剂提取制备青蒿的三个药用部位,其中青蒿醇提部位的鼠疟抑制率为60%~80%,据传曾出现过高达90%的抑制率。余亚纲将此结果向组长屠呦呦和所领导做了详细汇报。在这期间,屠呦呦自己的关注重点则是黄丹等矿物药及其配伍,其曾指示筛选的药物有矿物药有黄丹、雄黄、硫黄、皂矾、朱砂等;动物药有鼠妇、地龙、蛇蜕、穿山甲、凤凰衣等;植物药有地骨皮、甘逐、黄花、菱花、鸦胆子、青蒿、马鞭草等。不久,即1970年底余亚纲被调离“523任务”组,分配到气管炎医疗队,顾国明因此也就回到军科院,他们的研究未来得及深入进行就被中断了。
…………
1971年,全国疟疾防治研究工作座谈会在广州召开,这次会议对“523任务”的执行与推动而言是一个重要的转折点。会上不仅制定了1971~1975年的全国疟疾防治研究五年规划等,还传达了周恩来总理给时任上海市革委会副主任徐景贤来信所作的批示。信中报告了西哈努克国王的私人医生献给中国一个治疟方。周总理批示的内容为:
谢华、吴阶平同志请将此信件阅后,交医学科学研究院和军事医学科学院有关单位,进行进一步研究,看可否拿此处方派一、二小组到海南岛和云南西双版纳有恶性疟疾地区进行实地试用,如有效,我们可大量供应印度支那战场,因为他们正为此所苦。
原本准备退出的中医研究院屠呦呦小组不仅未获批准,还允许她组建一个4人的科研小组,加大动物实验的规模。南京地区的研究小分队在民间调查中了解到,早在1958年江苏省高邮县就有群众用青蒿治疗疟疾,取得良好的效果。“得了疟疾不用焦,服用红糖加青蒿”的民谣在当地农村广为流传,这一消息传到了北京。屠呦呦研究组也用过当地的蒿草,但是对青蒿素进行的复筛结果欠佳且不稳定。1971年10月,屠呦呦从东晋葛洪的著作《肘后备急方·治寒热诸疟方》中记述的“青蒿一握,以水二升渍,绞取汁,尽服之”的记载中受到了启发,认为温度过高有可能对青蒿有效成份造成破坏而影响疗效,于是降低了提取温度,改用乙醇冷浸法低温回收,得到的提取物其鼠疟抑制达到95%,后来改为用沸点较低的乙醚提取,并将该提取物分为中性和酸性两部分,经过反复的试验,结果青蒿乙醚提取物的中性部位即191号样本对鼠疟和猴疟的抑制率均达到100%。这一方法是当时发现青蒿粗提物有效的关键。
1972年3月,全国523办公室在南京召开的中草药专业组会议上,屠呦呦报告这一结果,获得大家注意但并未成为唯一的重点,会议总结时组织者建议“鹰爪要尽快测定出化学结构,并继续进行合成的研究;仙鹤草再进一步肯定有效单体临床效果的基础上,搞清化学结构;青蒿、臭椿等重点药物,在肯定临床效果的同时,加快开展有效化学成分或单体的分离提取工作”。
会后,屠呦呦小组先后在海南和北京对乙醚粗提物的中性部位进行了临床疗效观察。经过共30例临床试用,取得了较好的效果。同时开展了青蒿抗疟有效单体的分离研究,屠呦呦和组员倪慕云先试图用氧化铝色谱柱分离青蒿中的活性化合物,1972年12月底,组员钟裕容认为用用硅胶柱色谱柱分离中性物质更为合适,并以石油醚、乙酸乙酯-石油醚梯度洗脱得到三个结晶(即后来分别命名的青蒿甲素、青蒿乙素和青蒿素),其中量最少的针状结晶“青蒿素II”(后称青蒿素)有抗疟作用,但是在动物毒性试验中“青蒿素Ⅱ”对实验动物的心脏有明显毒性。对于是否进行临床验证,专家们的意见不一。据传是该所的科技人员亲自试服未发现明显问题后,领导才同意“青蒿素Ⅱ”进行临床试验。然而在海南昌江的临床试验结果并不理想,5例恶性疟患者仅1例有效,2例患者因出现心脏期前收缩而停止用药,2例患者无效。这个临床试验的结果至今还有争议,屠认为是片剂的崩解度有问题,也有人认为可能是青蒿素II纯度不够才导致了临床上的疗效不佳以及副作用的出现。
如果屠呦呦搞不定青蒿,是不是应该怨余亚纲没传出好球呢?